(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードの端子電圧の温度特性を用いた温度補償回路であって、
１つのダイオードと、そのダイオードの端子電圧に基づき複数の異なる温度補償電圧傾斜を有する電圧を発生させる補償電圧発生手段とを含み、
前記補償電圧発生手段は、差動増幅器の半波整流機能を用いて特定温度以下の前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第２差動増幅手段と、
差動増幅器の半波整流機能を用いて特定温度を超える前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第３差動増幅手段と、
前記第２および第３差動増幅手段で得られた出力電圧を加算する加算手段とを含み、
前記補償電圧発生手段が複数個直列接続され、かつ各々の補償電圧発生手段における前記特定温度は異なることを特徴とする温度補償回路。
【請求項２】
前記補償電圧発生手段は、所定の温度範囲にわたり前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第１差動増幅手段と、
前記第１および第２差動増幅手段で得られた出力電圧を加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の温度補償回路。
【請求項３】
前記補償電圧発生手段は、所定の温度範囲にわたり前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第１差動増幅手段と、
前記第１および第３差動増幅手段で得られた出力電圧を加算する加算手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の温度補償回路。
【請求項４】
前記第１、第２および第３差動増幅手段は前記温度補償電圧傾斜を設定するための傾斜設定手段を含むことを特徴とする請求項２または３記載の温度補償回路。
【請求項５】
前記第２および第３差動増幅手段は、複数の抵抗と複数のダイオードを組み合わせ、入力電圧のうち一方の極性の電圧のみを反転増幅する反転増幅回路を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の温度補償回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度補償回路に関し、特に無線通信機器等の温度補償を行う温度補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温度補償回路は、一般的にダイオード接合電圧の温度依存特性を用いて、低温から高温にかけて直線的な温度補償をしている。しかし近年、部品，装置の温度特性の変化が直線的でない場合も、精度の良い温度補償をすることが要求されてきている。この要請に応えるために、例えば特開平０２−２３７０４号公報（以下、文献１という）に示されているように、温度検出素子に低温用と高温用の２種類の温度トランスデューサを用いて、低温度範囲と高温度範囲で温度補償を行うことが提案されている。この文献１に開示された手法を以下に説明する。
【０００３】
図１０は文献１開示の温度補償回路の回路図である。同図を参照すると、文献１開示の温度補償回路は温度トランスデューサ１０１，１０２と、抵抗１０３〜１１３と、温度トランスデューサからの温度に応じた電流を増幅するトランジスタ１１４，１１５と、オペアンプ１１９と、それぞれのトランジスタ１１４，１１５のエミッタ電流を調節し、オペアンプ１１９の温度検出出力の検出感度を設定する可変抵抗１１６，１１７と、オペアンプ１１９の温度検出出力のオフセットを調節する可変抵抗１１８と、出力端子１２０とから構成されている。
【０００４】
次に動作を説明する。常温において入力抵抗１０４を介し、オペアンプ１１９の非反転入力端子（＋）に可変抵抗１１８を調節することにより、オフセット電圧を設定しておく。温度トランスデューサ１０１，１０２の電流は、温度に対し直線（比例）的な温度依存特性を有している。下限の低温において、温度トランスデューサ１０１の電流を増幅するトランジスタ１１４のエミッタ電流を、可変抵抗１１６を調節することにより、温度検出出力の低温時の検出感度を設定する。同様に上限の温度において、温度トランスデューサ１０２の電流を増幅するトランジスタ１１５のエミッタ電流を、可変抵抗１１７を調節することにより、温度検出出力の高温時の検出感度を設定する。
【０００５】
ここで低温，高温時の温度検出感度及びオフセット電圧を、可変抵抗１１６，１１７，１１８で任意に設定することにより温度特性の補償を行う。温度と出力端子１２０における出力電圧、すなわち温度補償電圧との関係を図１１に示す。同図に示すように、低温時及び高温時における温度対出力電圧特性は異なる傾斜を有している。
【０００６】
一方、この種の従来技術の他の例が特開平０５−２０４４７１号公報（以下、文献２という）、特開平０３−０４２７０８号公報（以下、文献３という）及び特開昭５６−１１１４１１号公報（以下、文献４という）に開示されている。文献２開示の技術は理想ダイオードの横軸を温度で表した特性の温度補償回路を従属接続し、曲線的温度特性を折れ線近似するものである。文献３開示の技術は１つの温度トランスデュ−サで温度補償回路を構成したものである。文献４開示の技術は理想ダイオードを用いて帰還形直線化装置を構成したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが文献１開示の技術では、温度検出素子に高価な温度トランスデューサを２個用いているため、回路コストが高くなるという欠点があった。一方、この欠点を解決する手段は文献２から４のいずれにも開示されていない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、比較的安価な素子を用いて、部品，装置の温度特性の変化が直線でない場合も、精度の良い温度補償を提供することが可能な温度補償回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、ダイオードの端子電圧の温度特性を用いた温度補償回路であって、１つのダイオードと、そのダイオードの端子電圧に基づき複数の異なる温度補償電圧傾斜を有する電圧を発生させる補償電圧発生手段とを含み、前記補償電圧発生手段は、差動増幅器の半波整流機能を用いて特定温度以下の前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第２差動増幅手段と、差動増幅器の半波整流機能を用いて特定温度を超える前記ダイオードの端子電圧を差動増幅する第３差動増幅手段と、前記第２および第３差動増幅手段で得られた出力電圧を加算する加算手段とを含み、前記補償電圧発生手段が複数個直列接続され、かつ各々の補償電圧発生手段における前記特定温度は異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、温度検出素子として比較的安価なダイオードが１個あれば足りるため、比較的安価でかつ部品，装置の温度特性の変化が直線でない場合も、精度の良い温度補償を提供することが可能な温度補償回路を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概要について説明する。図１を参照すると、本発明による温度補償回路は、１つの温度検出素子（ダイオード）４０による温度検出感度を、低温時（常温以下）の温度補償電圧傾斜として設定する系Ａの回路と、高温時（常温以上）の温度補償電圧傾斜として設定する系Ｂの回路と、これら２種類の温度補償電圧傾斜を統合し、低温から高温にかけて折れ線の温度補償電圧傾斜をつくるオペアンプ３８とを有している。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１に実施の形態について説明する。図１は本発明に係る温度補償回路の第１に実施の形態の回路図である。
【００１３】
同図を参照すると、温度補償回路は、温度検出用ダイオード４０と、分圧抵抗３、４と、オフセット，入力電圧をそれぞれ伝達する抵抗５、６と、ダイオード４０による温度検出感度をオフセット電圧をかけ反転出力するオペアンプ３４と、オペアンプ３４の反転出力を表す節ａと、オペアンプ３４の入力抵抗７、９と、オペアンプ３４の帰還抵抗８と、抵抗１０，１１，１２と組み合わせて、オペアンプ３４の出力電圧を反転増幅させるオペアンプ３５と、オペアンプ３５の反転出力を表す節ｂと、抵抗１３，２１，２２とダイオード４１，４２を組み合わせ、オペアンプ３５のマイナスの出力電圧のみを反転増幅する、半波整流器の役目するオペアンプ（理想ダイオード）３６と、半波整流器の出力を表す節ｃと、抵抗２３，２４，２５と組み合わせて、オペアンプ３６の出力電圧を反転増幅するオペアンプ３７と、オペアンプ３８，抵抗２６，２７と組み合わせて、系Ａ，系Ｂ２種類の温度補償電圧傾斜を設定するための可変抵抗１６，１７と、オペアンプ３８の出力を表す節ｄと、可変抵抗１８でつくるオフセット電圧を、抵抗２８，２９，３０と組み合わせ反転増幅するオペアンプ３９と、抵抗３１，３２，３３と組み合わせて、オペアンプ３８の出力にオペアンプ３９でつくるオフセット電圧を加え、反転増幅するオペアンプ１９と、出力端子２０とから構成されている。
【００１４】
なお、系Ａはオペアンプ３５，３６，３７と、抵抗１０〜１３，１７，２１〜２５と、ダイオード４１，４２で構成され、系Ｂは可変抵抗１６で構成されている。
【００１５】
なお、図１で用いた、オペアンプによる反転増幅および理想ダイオードは、当業者にとってよく知られており、また本発明の本質とは異なるものなので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００１６】
以下、第１の実施の形態の動作を、図１、図２〜図５を用いて説明する。図２は節ａにおける出力対温度特性図、図３は節ｂにおける出力対温度特性図、図４は節ｃにおける出力対温度特性図、図５は節ｄにおける出力対温度特性図である。
【００１７】
まず常温において、抵抗３，４の分圧抵抗でオフセット電圧を設定し、この設定したオフセット電圧を抵抗５を介しオペアンプ３４の反転入力端子に供給する。ダイオード４０は一例として温度に対して約−２ｍＶ／℃の温度依存特性もっているので、オペアンプ３４の出力（節ａにおける出力）は図２に示すようになる。以下系Ａでは常温以下の温度補償電圧を設定する。
【００１８】
次にオペアンプ３４の出力（節ａにおける出力）を、オペアンプ３５により反転増幅する。その出力（節ｂにおける出力）は図３に示すようになる。このオペアンプ３５の出力（節ｂにおける出力）を、前述したオペアンプ３６とダイオード４１，４２、抵抗１３，２１，２２で構成する半波整流器（理想ダイオード）に通し、図４に示す出力（節ｃにおける出力）を得る。
【００１９】
なお、系Ａの常温以下の温度補償電圧の傾きは可変抵抗１７の抵抗値を変化させ調整する。同様に系Ｂの全温度範囲に渡る温度補償範囲の傾きは、可変抵抗ＲＶ１６で調整する。
【００２０】
さらに、その半波整流器の出力はオペアンプ３７で増幅される。そして、系Ａ及び系Ｂの出力は加算されてオペアンプ３８の反転入力端子（−）に入力される。
【００２１】
オペアンプ３８の出力（節ｄにおける出力）は、系Ａで設定した常温以下の温度補償電圧の傾きと、系Ｂで設定した全温度範囲一定の補償電圧の傾きの和を反転増幅したもので、図５に示すようになる。この節ｄにおける出力をオペアンプ１９で反転増幅し出力端子２０から出力を得る。出力端子２０におけるオフセット電圧は可変抵抗１８で常温にて設定する。又、出力端子２０からの出力は当温度補償回路により温度補償される負荷（対象装置）に供給される。
【００２２】
次に、本発明の第１の実施の形態の効果について、図６，７を用いて説明する。図６は出力端子２０における出力対温度特性図、図７はこの温度補償回路により温度補償される負荷（対象装置）の出力対温度特性図である。
【００２３】
図６は−４０℃から＋８５℃における出力端子２０の出力、即ち温度補償電圧の変化を示している。同図中、実線で示したグラフＧ１が出力端子２０の出力電圧を示しており、破線で示したグラフＧ２は従来の温度補償に一般的に用いられるダイオードによる１次の温度傾斜を示している。同図から明らかなように、従来のダイオードによる１次の温度傾斜Ｇ２は１本の直線となるのに対し、本発明の温度傾斜Ｇ１は温度２５℃付近に変曲点を１つ有しており、この点を境に２種の異なる傾斜となっている。
【００２４】
次に、図７を参照すると、同図は−４０℃から＋８５℃における負荷（対象装置）の出力の変化を示している。同図中、実線で示したグラフＧ３が本発明の温度補償回路により温度補償された負荷（対象装置）の出力利得を示し、破線と実線の結合で示したグラフＧ４が非補償時の負荷（対象装置）の出力利得を示し、破線で示したグラフＧ５が従来の１次補償が施された負荷（対象装置）の出力利得を示している。
【００２５】
図７の非温度補償時の出力（グラフＧ４）は、周囲温度に対し負の傾きを持つ。このため低温時（常温以下）では一般的に用いられている、ダイオードによる１次の温度傾斜（−２ｍＶ／℃；グラフＧ５）で温度補償をすると、低温時（常温以下）で温度過補償になり、出力が低下し過ぎる。このため、低温時（常温以下）の温度補償電圧傾斜を−１．２ｍＶ／℃（グラフＧ３）と小さくして、温度補償電圧を低く押さえている。高温時（常温以上）は従来のダイオードによる１次補償（グラフＧ５）でも、温度の上昇による出力の低下を妨げる方向で温度補償が働くが、高温でまだ若干の出力低下がみられる。このため、高温時（常温以上）の温度補償電圧傾斜を−２．５ｍＶ／℃と大きくして（グラフＧ３）、温度補償電圧を低く押さえている。
【００２６】
その結果、出力は適度に抑圧され、−４０℃から＋８５℃において、１次の温度傾斜による温度補償（グラフＧ５）よりも、出力変動を小さくすることができる。なお、図７の非補償時のグラフ（グラフＧ４）の０℃以下が実線でないのは、実測値ではなく予想値のためである。
【００２７】
なお、第１の実施の形態では一定温度未満の温度補償特性算出用の半波整流機能（図１の系Ａ参照）と、着目する温度範囲全体にわたる温度補償特性算出用のダイオード４０と、オペアンプ３４との組み合わせについて述べたが、一定温度以上の温度補償特性算出用の半波整流機能と、着目する温度範囲全体にわたる温度補償特性算出用のダイオード４０と、オペアンプ３４との組み合わせも同様に考えられる。
【００２８】
次に、第２の実施の形態について説明する。図８は本発明に係る温度補償回路の第２の実施の形態の回路図である。その基本的構成は上記第１の実施の形態（図１参照）と同様であるが、温度補償電圧の傾斜の設定方法についてさらに工夫している。なお、図８において図１と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なり、系Ｂにも理想ダイオードと反転増幅回路を用いている。即ち、図８を参照すると、温度補償回路の系Ｂは抵抗４６〜４８と、ダイオード４３，４４と、オペアンプ４５と、第１の実施の形態で用いられた抵抗２３〜２５と、可変抵抗１７と、オペアンプ３７とから構成されている。一方、系Ａの構成は抵抗２３〜２５と、可変抵抗１７と、オペアンプ３７とが系Ｂに移された点を除くと第１の実施の形態と同様である。
【００３０】
先の第１の実施の形態（図１参照）では、回路の構成上、系Ｂで全温度補償範囲一定の温度補償電圧の傾斜を設定することになる。このため、まず系Ａの低温時（常温以下）の温度補償電圧の傾斜から設定しなくてはならない。つまり、系Ａの低温時（常温以下）の温度補償電圧の傾斜が、系Ｂで設定する温度補償電圧の傾斜に足し込まれることを考慮しなければならない。
【００３１】
一方、図８の温度補償回路では、系Ｂにも理想ダイオードと反転増幅を用いて、低温時（常温以下）は温度補償電圧の傾斜を０Ｖにした。これにより系Ａでのみで低温時（常温以下）の温度補償電圧の傾斜をつくることができる。
【００３２】
よって、系Ａ，Ｂの温度補償を独立に設定することが可能になり、温度補償の電圧傾斜の設定および調整が簡単になる。
【００３３】
次に、第３の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では系Ａと系Ｂとで構成されていたが、これらと同様の系Ｃと系Ｄを新たに追加すると、変曲点が１つ増えて２つになり、４次曲線の折れ線近似が可能となる。このように系を増やすことにより、より高次の曲線に対し折れ線近似が可能となる。
【００３４】
図９は本発明に係る温度補償回路の第３の実施の形態の回路図である。なお、同図において、第２の実施の形態の構成（図８参照）と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図９を参照すると、ダイオード４０及びオペアンプ３４を含む回路（以下、系Ｅという）、系Ａ、系Ｂ、オペアンプ３８を含む回路（以下、系Ｆという）、オペアンプ３９及びオペアンプ１９を含む回路（以下、系Ｇという）は第２の実施の形態の構成と同様である。一方、第３の実施の形態ではオペアンプ７０及び抵抗４９〜５３からなる系Ｈと、オペアンプ７２、抵抗５４〜５６、オペアンプ７３、抵抗５７〜５９、ダイオード７８，７９、可変抵抗８１からなる系Ｃと、オペアンプ７１、抵抗６１〜６３、ダイオード７６，７７、オペアンプ７４、抵抗６４〜６７、可変抵抗６７からなる系Ｄと、オペアンプ７５及び抵抗６８，６９からなる系Ｉとが新たに追加されている。
【００３６】
新たに追加された系Ｃは、可変抵抗５１（系Ｈ）で設定する新たな設定温度（変曲点）から、より低温時の温度補償電圧傾斜を設定する部分である。又、系Ｄは可変抵抗５１（系Ｈ）で設定する新たな設定温度（変曲点）から、より高温時の温度補償電圧傾斜を設定する部分である。
【００３７】
つまり、可変抵抗５１（系Ｈ）が図８における、変曲点を常温に設定している分圧抵抗３，４と同様の機能を有している。又、図９の系Ｃは図８の系Ａと同様の機能を有しており、同様に図９の系Ｄは図８の系Ｂと同様の機能を有している。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイオードの端子電圧の温度特性を用いた温度補償回路であって、その回路は１つのダイオードと、そのダイオードの端子電圧に基づき複数の異なる温度補償電圧傾斜を有する電圧を発生させる補償電圧発生手段を有するため、比較的安価な素子を用いて、部品，装置の温度特性の変化が直線でない場合も、精度の良い温度補償を提供することが可能な温度補償回路を提供することができる。
【００３９】
具体的には、一つの温度検出素子を用いて、回路の比較的簡単な工夫で低温，高温度範囲という二種類の、異なる温度補償電圧の傾斜をつくる基本構成に基づき、部品，装置の温度特性の変化が直線的でない場合も、温度補償電圧の折れ線傾斜の実現により、精度の良い温度補償が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度補償回路の第１に実施の形態の回路図である。
【図２】節ａにおける出力対温度特性図である。
【図３】節ｂにおける出力対温度特性図である。
【図４】節ｃにおける出力対温度特性図である。
【図５】節ｄにおける出力対温度特性図である。
【図６】出力端子２０における出力対温度特性図である。
【図７】温度補償回路により温度補償される負荷（対象装置）の出力対温度特性図である。
【図８】本発明に係る温度補償回路の第２の実施の形態の回路図である。
【図９】本発明に係る温度補償回路の第３の実施の形態の回路図である。
【図１０】文献１開示の温度補償回路の回路図である。
【図１１】従来の温度補償回路の出力電圧対温度特性図である。
【符号の説明】
１９  オペアンプ
３４〜３９  オペアンプ
４５  オペアンプ
７０〜７５  オペアンプ
４０〜４４  ダイオード
７６〜７９  ダイオード
３〜３３  抵抗
４６〜６９  抵抗
【図１】
0004511697.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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